CN108556813A - 一种汽车电池更换/充电系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车电池更换/充电系统及控制方法，其中，汽车电池更换/充电系统包括设置在停车场入口处、依次放置的第一传送平台、第二传送平台，第一传送平台附近设置有生命探测仪、身份识别装置，第一传送平台的前方设置电动式第一放行栏杆，第一传送平台与第二传送平台之间设置电动式第二放行栏杆；所述第二传送平台的一侧设置机器人安装装置，另一侧设置电池回收装置。本发明通过中央处理器与云服务器智能连接，及时地判断停车场是否有空位、电动汽车是否需要充电，从而给电动汽车及时安排车位，及时充电，使停车场智能化程度提高并保证了充电的时效性。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种汽车电池更换/充电系统及控制方法。
背景技术
电动汽车通过储存在电池中的电能驱动汽车行驶，减少了车辆对化石能源的使用，是解决国家能源问题的一个重要手段。由于受到当前电池能量密度限制，在目前电池技术发展水平下，电池充电通常需要几个小时完成，无法短时间内完成电池充电，且大电流的对电池充电将对电池寿命产生不良影响。此外，现在的停车场主要是平铺式存放，占用土地面积大，因此存放数量有限，车主找车位困难，车位对汽车没有保护措施；其次，普通停车场不存在充电装置，电动汽车拥有户充电困难。
目前的电动汽车电池更换系统通常只针对电动汽车，电池更换的方式主要有两种，一种是升降式更换方式，一种是侧面拉出式更换方式。与升降式更换方式有关的专利，如CN201280003179中所述的电池更换机器人，包括电池拔插机构、升降机构等，其升降机构使电池拔插机构升降，但其解决不了的问题是：对于现有的停车场，改造成本大，一套更换系统同时只能满足一辆车，无法对停车场内多个汽车进行快速换电池及充电操作；与侧面拉出式更换方式有关的专利，如CN201510809560中所述的是一种电动汽车侧面换电装置，包括电池箱安装单元、升降单元、控制单元和锁止单元等；该装置是一个单独装置，并未和停车场实际的停车需求联系起来，也没有对电量的判断，导致智能化程度低，人工操作过程多；现有的与停车场自动停车系统有关的专利，如CN 201510021169中所述的自动停车系统，包括：停车位、可移动式充电机器人和机器人管理系统，充电机器人包括机器人本体、消防单元、行走机构、蓄电池组和控制单元等；该系统可方便实现电动汽车在停车场停车的过程中随时充电，但对于电池电量较低的情况，充电机器人无法满足其长时间充电需求，而如果需要长时间充电，充电机器人的体积又过大，不适合停车场等狭窄环境下使用；且对于某些情况下，电池损毁必须更换时，无法实现更换，也不能对电池从侧面更换的特殊情况进行适应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车电池更换/充电系统及控制方法，智能化程度高、节约能源；所述更换/充电系统用于停放电池模块设置在底盘中央的电动汽车，电动汽车上相应位置设置横向通槽，横向通槽内放置的电池模块可在外力的作用下从电动汽车的任意一侧推出；电池模块与电动汽车之间分别设置可自动拆卸/自动连接的电连接插头，以及用于将电池模块固定在电动汽车上的自动分离/连接装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种汽车电池更换/充电系统，包括设置在停车场入口处、依次放置的第一传送平台、第二传送平台，第一传送平台附近设置有生命探测仪、身份识别装置，第一传送平台的前方设置电动式第一放行栏杆，第一传送平台与第二传送平台之间设置电动式第二放行栏杆；所述第二传送平台的一侧设置机器人安装装置，另一侧设置电池回收装置；停车场的出口位置设置第三传送平台，第三传送平台的一侧设置电池推送平台；
所述机器人安装装置包括定位推送平台，定位推送平台安装在第一辅助传送带上，第一辅助传送带与第二传送平台并排设置；
所述定位推送平台包括升降台，升降台上设置能沿第一辅助传送带的纵向和横向方向移动的导轨式移动台，移动台上固定放置推送机构，推送机构能将放置在移动台上的行走机器人推出；
所述行走机器人包括形状与电池模块相适应的空心支撑壳体，支撑壳体的两端分别设置一个机器人关节电机，关节电机的输出轴外侧面套设多摩擦片式第一离合器，第一离合器的输出端与关节轴承的内圈固定连接，关节轴承的外圈安装在电动推杆外侧面的一端设置的通孔中；电动推杆的另一端并排设置多个万向轮行走机构；支撑壳体中部下方设置一辅助电机，其输出轴与第二离合器连接，支撑杆固定在第二离合器上，支撑杆下端连接支撑轮；支撑壳体的内腔中设置辅助电源；支撑壳体的外侧面上设置辅助电源插头，辅助电源插头与汽车上设置的电连接插头相互匹配；辅助电源插头与辅助电源连接；
所述行走机器人上还设置局域网络式定位装置，定位装置与行走机器人上设置的辅助处理器通信连接，辅助处理器与中央处理器通信连接；辅助处理器用于控制行走机器人上的所有电子设备及电动设备；
所述电池回收装置包括与第二传送平台并排设置的第二辅助传送带，第二辅助传送带的出口处设置分拣装置，电池模块经过分拣装置的分拣后，分别被送到长时充电装置、临时充电装置；
所述长时充电装置、临时充电装置附近分别设置一个第三辅助传送带，第三辅助传送带的出口位于第三传送平台的一侧，第三辅助传送带的出口附近位置设置电池推送平台，电池推送平台的结构与定位推送平台的结构一致；电池推送平台放置在第四辅助传送带上；第四辅助传送带与第三传送平台平行设置；
所述万向轮行走机构包括万向轮，万向轮固定在水平设置的轮轴上，支撑臂固定在竖直设置的转向轴上，转向轴与转向电机的输出轴连接，转向电机的壳体固定安装在电动推杆上，转向轴的轴线与电动推杆的轴线同轴设置；
所述支撑臂上安装有行走电机，行走电机的输出轴与轮轴连接；所述的万向轮行走机构还包括万向轮驱动控制装置，万向轮驱动控制装置包括驱动控制器，驱动控制器分别与转向电机、行走电机，以及检测万向轮的角度传感器、转速传感器通信连接；万向轮驱动控制装置与辅助处理器通信连接；
所述第二传送平台的入口高度高于出口高度，第二传送平台的转轴一端与制动卡钳连接，另一端通过一个离合器与重力式发电装置连接，重力式发电装置与踏步式电梯上设置的重力发电装置结构一致；
所述电池管理模块通过云服务平台与设置在停车场内的中央处理器通过无线方式或互联网或手机移动信号通信连接；所述中央处理器还分别与各停车位上设置的停车位指示传感器通信连接；中央处理器与存储模块通信连接，存储模块内存储停车场道路地图。
进一步的，所述行走机器人的支撑壳体分为两部分，右半部分的内腔尺寸大于左半部分的外轮廓尺寸，使左半部分能放置在右半部分的内腔中，左半部分的外侧面上装有多个驱动轮；右半部分的内侧面上相应位置设置与驱动轮配合的导轨。
一种汽车电池更换/充电控制方法，包括以下步骤：
步骤a：未进入停车场的汽车向中央处理器发送询问信号，中央处理器收到询问信号后，计算停车位指示传感器发送的空车位数量n1，以及云服务平台上记载的一定时间T内预约驶出车辆数量n2，若n1+n2＞0，则中央处理器向发送询问信号的汽车反馈进入信号，同时中央处理器采集该汽车电池管理模块发送的电池模块的总电量A0，然后进入步骤b；否则向车辆发送拒绝进入信号；
步骤b：中央处理器将A0与已存储的三个参数进行对比，三个参数的关系为：第一阈值＜第二阈值＜第三阈值，如果A0≤第一阈值，则中央处理器将该电池模块标记为B1，然后进入步骤d；如果第一阈值＜A0≤第二阈值，则将该电池模块标记为C0，然后进入步骤c，如果第二阈值＜A0≤第三阈值，则将该电池模块标记为D0，然后进入步骤c；如果A0＞第三阈值，则将该电池模块标记为E0，然后进入步骤d；
步骤c：中央处理器向云服务平台或设置在第一传送平台附近的信息交互装置发送是否充电信号，汽车驾驶员在云服务平台上或信息交互装置上进行回答，若回答需要充电，则将C0改为C1，或将D0改为D1，然后进入步骤d；若回答不需要充电，则保持C0或D0不变，然后进入步骤d；
步骤d：电动汽车向中央处理器发送请求进入指令，中央处理器收到后启动身份识别装置，若发送请求进入指令的汽车为此前已反馈进入信号的汽车，则打开第一放行栏杆，允许汽车进入第一传送平台；
然后中央处理器启动生命探测仪、重量传感器，当重量传感器显示汽车已停在第一传送平台上，且生命探测仪显示第一传送平台上无任何生命特征后，将一个行走机器人放置在机器人安装平台上，然后进入步骤e；
步骤e：中央处理器控制第二放行栏杆打开，然后启动第一传送平台、第二传送平台，将汽车推送入第二传送平台，同时中央处理器判断该汽车的电池模块的标记为B1或C1或D1，则进入步骤f，否则进入步骤g；
步骤f：汽车进入第二传送平台后，启动第一辅助传送带，此时行走机器人的支撑壳体与电动推杆同轴形成一根直杆，支撑壳体两端的第一离合器处于连接状态；中央处理器根据电池定位传感器发送的电池模块的位置参数，控制定位机构的升降台和移动台，使一个电动推杆的端头对准电池模块；然后向该汽车的电池管理模块发送解除锁定信息，该汽车的电池模块的电连接插头断开，自动分离/连接装置处于分离状态；
推送机构将行走机器人推出并推动电池模块，使电池模块从汽车的另一侧被推出，并落在另一侧的电池回收装置上；此时行走机器人的支撑壳体占据了电池模块位于汽车底盘中的位置，与支撑壳体连接的两个电动推杆伸出汽车底盘的两端，辅助电源插头与汽车底盘上设置的辅助插座匹配，由辅助电源对汽车进行供电；
然后支撑壳体两端的第一离合器断开，使两个电动推杆在重力作用下向下旋转，同时电动推杆伸长，使电动推杆外端端头处的万向轮行走机构与第二传送平台的传送带接触，接着电动推杆进一步升高，使汽车轮胎与地面分离；然后进入步骤h；
步骤g；汽车进入第二传送平台后，启动第一辅助传送带，此时行走机器人的支撑壳体与电动推杆同轴形成一根直杆，支撑壳体两端的第一离合器处于连接状态；
中央处理器根据电池定位传感器发送的汽车底盘位置，控制行走机器人位于汽车底盘下方；然后使用推送机构将行走机器人推出并从汽车底盘下方的一侧穿入，先穿一端的第一离合器断开，电动推杆在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第一离合器接合，当支撑轮驶出推送机构时，第二离合器断开，支撑杆在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第二离合器接合，当行走机器人完全驶出推送机构时，第一离合器断开，电动推杆在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第一离合器接合，电动机转动，将支撑杆旋转至支撑壳体内；
然后支撑壳体两端的电动推杆伸长，使电动推杆外端端头处的万向轮行走机构与第二传送平台的传送带接触，接着电动推杆进一步升高，支撑壳体的上表面与汽车底盘两侧的横梁接触，使汽车轮胎与地面分离；然后进入步骤i；
步骤h：中央处理器判断落在电池回收装置上的电池模块，并启动第二辅助传送带，将标记为B1或C1的电池模块送至长时充电装置处进行长时充电，同时将长时充电装置中已充满电的一个电池模块标记为备用电池；将标记为D1的电池模块送至临时充电装置处进行浅充电；然后进入步骤i；
步骤i：汽车被推出第二传送平台后，中央处理器提取停车场内的多个停车位指示传感器发送的空车位信息，以及停车场内多个行走机器人的定位装置发送的位置信息，以及多个行走机器人的行动路线信息，将上述三方面的信息输入到存储模块存储的停车场道路地图中，计算出该行走机器人的行动路线，然后进入步骤j；
步骤j：中央处理器将当前行走机器人的行动路线发送给辅助处理器，辅助处理器控制万向轮驱动控制装置，将汽车运送到指定停车位，相应停车位的停车位指示传感器向中央处理器发回停车成功信息，中央处理器向云服务器发布该停车成功信息以及该车辆的停车位置信息；然后进入步骤k；
步骤k：驾驶员通过云服务器发送提取车辆信号，云服务器接收到提取车辆信号后，提取停车场内的多个行走机器人的定位装置发送的位置信息，以及多个行走机器人的行动路线信息，将上述两方面的信息输入到存储模块存储的停车场行车地图中，然后计算出当前行走机器人的行动路线，同时提取与该汽车对应的电池模块的标记，然后进入步骤l；
步骤l：相应的行走机器人按照行动路线运动到第三传送平台上，同时对汽车进行判断，如果汽车原有的电池模块的标记为B1或C1，则将一块备用电池放至电池推送平台上，然后进入步骤m；如果汽车原有的电池模块的标记为D1，则将标记为D1的电池模块从临时充电装置运送至电池推送平台上，然后进入步骤m；如果汽车携带的电池模块的标记为C0或D0或E0，则进入步骤n；
步骤m：第三传送平台、第四辅助传送带启动，推送汽车，与该汽车连接的行走机器人的电动推杆收缩，使万向轮离地，汽车轮胎与第三传送平台接触，然后中央处理器控制电池推送平台将备用电池或标记为D1的电池模块装入汽车底盘，同时将行走机器人推出，然后进入步骤o；
步骤n：第三传送平台启动推送汽车，与该汽车连接的行走机器人的电动推杆收缩，第一离合器处于接合状态，使万向轮离地，汽车轮胎与第三传送平台接触，然后电动推杆进一步收缩，行走机器人自行驶出汽车，然后进入步骤o；
步骤o：行走机器人按照指定路线自行返回至机器人安装装置处，等待下一次使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过中央处理器与云服务器智能连接，及时地判断停车场是否有空位、电动汽车是否需要充电，从而给电动汽车及时安排车位，及时充电，使停车场智能化程度提高并保证了充电的时效性；行走机器人在执行任务时，其上设置的驱动轮带动支撑壳体收缩与伸展，灵活地适应了停车场狭窄的环境；行走机器人上设置的万向轮可实现直线行走或左右横向移动，减小了停车时的转弯半径，提高了停车场的场地利用率。
附图说明
图1为电池自动更换及停车系统示意图。
图2为汽车进入第二传送平台准备更换电池示意图。
图3为汽车进入第二传送平台后行走机器人已安装到位示意图。
图4为推送机构推送行走机器人示意图。
图5为行走机器人安装到汽车上后万向轮行走机构接地示意图。
图6为辅助支腿结构示意图。
图7为一种优选方式下行走机器人安装到汽车上结构示意图。
图8为定位推送平台结构示意图。
图9为万向轮行走机构正视图。
图10为图9的左视图。
图11为电池自动更换及停车系统控制电路原理图。
图12为电池自动更换及停车系统控制步骤a至步骤j示意图。
图13为电池自动更换及停车系统控制步骤k至步骤o示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图13所示，所述汽车电池更换/充电系统用于停放电池模块8设置在底盘中央位置的电动汽车，电动汽车上放置电池模块8的相应位置设置横向通槽，横向通槽内放置的电池模块8可在外力的作用下或汽车上相应推送设备的辅助下，从电动汽车的任意一侧推出；电动汽车底盘中央位置还设置一个横向凹槽，横向凹槽的底边内部设置无线充电接收器81。
电池模块8还可设置在电动汽车的前部(发动机舱)或后部(行李舱)；相对应的，电动汽车底盘前部和后部分别设置一个横向凹槽，横向凹槽的底边内部设置无线充电接收器81。电池模块8的安装位置处分别设置可自动拆卸/自动连接的电连接插头，以及用于将电池模块8固定在电动汽车上的自动分离/连接装置；所述电池模块8还与设置在电动汽车内的电池管理模块102通信连接。
自动拆卸/自动连接的电连接插头可以是液压动力或电动式自动拆卸/自动连接插头，也可以是接触式无线充电座与无线充电板接触；所述自动分离/连接装置可以是在电池模块8上设置电磁式挂钩，在汽车的相应安装位置上设置挂环，也可以是在汽车的横向通槽内设置电动式卡箍，在电池模块8的外壳上设置与电动式卡箍配合的环槽。
本发明系统包括设置在停车场入口处、依次放置的第一传送平台1、第二传送平台2，第一传送平台1附近设置生命探测仪101、身份识别装置107，第一传送平台1的前方设置电动式第一放行栏杆108，第一传送平台1与第二传送平台2之间设置电动式第二放行栏杆110；所述第二传送平台2的一侧设置机器人安装装置4，另一侧设置电池回收装置5；停车场的出口位置设置第三传送平台3，第三传送平台3的一侧设置电池推送平台6；所述身份识别装置107为摄像头式车牌识别装置，或带有无线信号接收装置的接收器。
机器人安装装置4包括定位推送平台41，定位推送平台41安装在第一辅助传送带42上，使定位推送平台41与第一辅助传送带42共同运动，第一辅助传送带42与第二传送平台2并排设置。
定位推送平台41包括电动式或液压式升降台44，升降台44上设置可沿第一辅助传送带42的纵向和横向方向移动的电动式或液压式的导轨式移动台45，移动台45上固定放置推送机构46，推送机构46可将放置在移动台45上的行走机器人9沿第一辅助传送带42的横向方向推出。
行走机器人9包括形状与电池模块8相适应的空心支撑壳体91，支撑壳体91的两端分别设置一个机器人关节电机92，关节电机92的输出轴外侧面套设多摩擦片式第一离合器93，第一离合器93的输出端与关节轴承94的内圈固定连接，关节轴承94的外圈安装在电动推杆95外侧面的一端设置的通孔中；电动推杆95的另一端并排设置多个万向轮行走机构96；支撑壳体91中部下方设置辅助电机91-1，其输出轴通过第二离合器91-2与支撑杆91-3的一端连接，支撑杆91-3与辅助电机91-1的轴线垂直设置；支撑杆91-3的另一端安装可旋转的支撑轮91-4；支撑壳体91的内腔中设置辅助电源99；支撑壳体91的外侧面上设置辅助电源插头99-1，辅助电源插头99-1与汽车上设置的电连接插头相互匹配；辅助电源插头99-1与辅助电源99连接。
支撑壳体91的外侧面上部相应位置还设置无线充电座91-5，无线充电座91-5与汽车底盘的横向凹槽内设置的无线充电接收器81相互匹配。
行走机器人9上还设置局域网络式定位装置97，定位装置97与行走机器人9上设置的辅助处理器98通信连接，辅助处理器98与中央处理器103通信连接；辅助处理器98用于控制行走机器人9上的所有电子设备及电动设备。
局域网络式定位装置97可以是超声波式定位装置，或激光定位式定位装置，或在停车场内的道路中设置位置发射器，在行走机器人9上设置与位置发射器匹配的信号接收器；也可以是GPS式定位器。
电池回收装置5包括与第二传送平台2并排设置的第二辅助传送带51，第二辅助传送带51的出口处设置分拣装置52，电池模块8经过分拣装置52的分拣后，分别被送到长时充电装置53、临时充电装置54。
分拣装置52为机械手式自动分拣装置或带有标志识别功能的栏杆放行式分拣装置。
长时充电装置53为直流式或交流式充电装置，所述的临时充电装置54为直流式或交流式充电装置。长时充电装置53、临时充电装置54附近分别设置一个第三辅助传送带55，第三辅助传送带55的出口位于第三传送平台3的一侧，第三辅助传送带55的出口附近位置设置电池推送平台6，电池推送平台6的结构与定位推送平台41的结构一致；电池推送平台6放置在第四辅助传送带61上；第四辅助传送带61与第三传送平台3平行设置。
电池管理模块102通过云服务平台106与设置在停车场内的中央处理器103通过无线方式或互联网或手机移动信号通信连接；所述中央处理器103还分别与各停车位上设置的停车位指示传感器104通信连接；中央处理器103还与存储模块105通信连接，存储模块105内存储停车场道路地图。
升降台44为电动式或液压式升降平台，所述导轨式移动台45为丝杠滑块式移动平台或导轨滑块式移动平台；所述推送机构46为电动式推杆或液压式推杆，也可以是一个桶状壳体，桶状壳体的内侧面上设置多个电动摩擦导轮，行走机器人9放置在桶装壳体中，电动摩擦导轮与行走机器人9的壳体接触。
移动台46上还设置电池定位传感器47；所述电池定位传感器47为摄像头式图像识别传感器，或带有定位元件的无线信号接收器，定位元件提前放置在电池模块8内。
万向轮行走机构96包括万向轮96-1，万向轮96-1固定在水平设置的轮轴96-2上，支撑臂96-3固定在竖直设置的转向轴96-4上，转向轴96-4与转向电机96-9的输出轴连接，转向电机96-9的壳体固定安装在电动推杆95上，转向轴96-4的轴线与电动推杆95的轴线同轴设置。
支撑臂96-3上安装有行走电机96-5，行走电机96-5的输出轴与轮轴96-2连接；所述的万向轮行走机构96还包括万向轮驱动控制装置96-7，万向轮驱动控制装置96-7包括驱动控制器，驱动控制器分别与转向电机96-9、行走电机96-5，以及检测万向轮96-1的角度传感器96-6、转速传感器96-8通信连接；万向轮驱动控制装置96-7与辅助处理器98通信连接。
第二传送平台2、第三传送平台3的结构与第一传送平台1的结构一致。第二传送平台2的入口高度高于出口高度，第二传送平台2的转轴一端与制动卡钳连接，另一端通过一个离合器与重力式发电装置连接，重力式发电装置与踏步式电梯上设置的重力发电装置结构一致。当汽车运行到第二传送平台2上时，与第二传送平台2的转轴一端连接的制动卡钳松开，另一端通过离合器与重力式发电装置，这样汽车既可以匀速缓慢进入停车场，还可以将其动能转化为重力式发电装置的电能，节约了能源。
本发明中，一种汽车电池更换/充电控制方法，包括以下步骤：
步骤a：未进入停车场的汽车向中央处理器103发送询问信号，中央处理器103收到询问信号后，计算停车位指示传感器104发送的空车位数量n1，以及云服务平台106上记载的一定时间T内预约驶出车辆数量n2，若n1+n2＞0，则中央处理器103向发送询问信号的汽车反馈进入信号，同时中央处理器103采集该汽车电池管理模块102发送的电池模块8的总电量A0，然后进入步骤b；否则向车辆发送拒绝进入信号。
步骤b：中央处理器103将A0与已存储的三个参数进行对比，三个参数的关系为：第一阈值＜第二阈值＜第三阈值，如果A0≤第一阈值，则中央处理器103将该电池模块8标记为B1，然后进入步骤d；如果第一阈值＜A0≤第二阈值，则将该电池模块8标记为C0，然后进入步骤c，如果第二阈值＜A0≤第三阈值，则将该电池模块8标记为D0，然后进入步骤c；如果A0＞第三阈值，则将该电池模块8标记为E0，然后进入步骤d。
步骤c：中央处理器103向云服务平台106或设置在第一传送平台1附近的信息交互装置发送是否充电信号，汽车驾驶员在云服务平台106上或信息交互装置上进行回答，若回答需要充电，则将C0改为C1,或将D0改为D1，然后进入步骤d；若回答不需要充电，则保持C0或D0不变，然后进入步骤d；
步骤d：电动汽车向中央处理器103发送请求进入指令，中央处理器103收到后启动身份识别装置107，若发送请求进入指令的汽车为此前已反馈进入信号的汽车，则打开第一放行栏杆108，允许汽车进入第一传送平台。
然后中央处理器103启动生命探测仪101、重量传感器109，当重量传感器109显示汽车已停在第一传送平台1上，且生命探测仪101显示第一传送平台1上无任何生命特征后，将一个行走机器人9放置在机器人安装平台4上，然后进入步骤e。
步骤e：中央处理器3控制第二放行栏杆110打开，然后启动第一传送平台1、第二传送平台2，将汽车推送入第二传送平台2，同时中央处理器3判断该汽车的电池模块8的标记为B1或C1或D1，则进入步骤f，否则进入步骤g。
步骤f：汽车进入第二传送平台2后，启动第一辅助传送带42，此时行走机器人9的支撑壳体91与电动推杆95同轴形成一根直杆，支撑壳体91两端的第一离合器93处于连接状态；中央处理器103根据电池定位传感器47发送的电池模块8的位置参数，控制定位机构43的升降台44和移动台45，使一个电动推杆95的端头对准电池模块8；然后向该汽车的电池管理模块102发送解除锁定信息，该汽车的电池模块8的电连接插头断开，自动分离/连接装置处于分离状态。
推送机构46将行走机器人9推出并推动电池模块8，使电池模块8从汽车的另一侧被推出，并落在另一侧的电池回收装置5上；此时行走机器人9的支撑壳体91占据了电池模块8位于汽车底盘中的位置，与支撑壳体91连接的两个电动推杆95伸出汽车底盘的两端，辅助电源插头99-1与汽车底盘上设置的辅助插座匹配，由辅助电源99对汽车进行供电。
然后支撑壳体91两端的第一离合器93处于分离状态，使两个电动推杆95在重力作用下向下旋转，同时电动推杆95伸长，使电动推杆95外端端头处的万向轮行走机构96与第二传送平台2的传送带接触，接着电动推杆95进一步升高，使汽车轮胎与地面分离；然后进入步骤h。
步骤g；汽车进入第二传送平台2后，启动第一辅助传送带42，此时行走机器人9的支撑壳体91与电动推杆95同轴形成一根直杆，支撑壳体91两端的第一离合器93处于连接状态；
中央处理器103根据电池定位传感器47发送的汽车底盘位置，控制行走机器人9位于汽车底盘下方；然后使用推送机构46将行走机器人9推出并从汽车底盘下方的一侧穿入，先穿一端的第一离合器93断开，电动推杆95在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第一离合器93接合，当支撑轮91-4驶出推送机构46时，第二离合器91-2断开，支撑杆91-3在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第二离合器91-2接合，当行走机器人完全驶出推送机构46时，第一离合器93断开，电动推杆95在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第一离合器93接合，电动机91-1转动，将支撑杆91-3旋转至支撑壳体91内；
然后支撑壳体91两端的电动推杆95伸长，使电动推杆95外端端头处的万向轮行走机构96与第二传送平台2的传送带接触，接着电动推杆95进一步升高，支撑壳体91的上表面与汽车底盘两侧的横梁接触，使汽车轮胎与地面分离；然后进入步骤i。
步骤h：中央处理器103判断落在电池回收装置5上的电池模块8，并启动第二辅助传送带51，将标记为B1或C1的电池模块8送至长时充电装置53处进行长时充电，同时将长时充电装置53中已充满电的一个电池模块8标记为备用电池；将标记为D1的电池模块8送至临时充电装置54处进行浅充电；然后进入步骤i。
步骤i：汽车被推出第二传送平台2后，中央处理器103提取停车场内的多个停车位指示传感器104发送的空车位信息，以及停车场内多个行走机器人9的定位装置97发送的位置信息，以及多个行走机器人9的行动路线信息，将上述三方面的信息输入到存储模块105存储的停车场道路地图中，计算出该行走机器人9的行动路线，然后进步步骤j。
步骤j：中央处理器103将当前行走机器人9的行动路线发送给辅助处理器98，辅助处理器98控制万向轮驱动控制装置96-7，将汽车运送到指定停车位，相应停车位的停车位指示传感器104向中央处理器103发回停车成功信息，中央处理器103向云服务器106发布该停车成功信息以及该车辆的停车位置信息；行走机器人9的电动推杆95收缩，让汽车轮胎重新接地，然后进入步骤k。
步骤k：驾驶员通过云服务器106发送提取车辆信号，云服务器106接收到提取车辆信号后，提取停车场内的多个行走机器人9的定位装置97发送的位置信息，以及多个行走机器人9的行动路线信息，将上述两方面的信息输入到存储模块105存储的停车场道路地图中，然后计算出当前行走机器人9的行动路线，同时提取与该汽车对应的电池模块8的标记，然后进入步骤l。
步骤l：相应的行走机器人9按照行动路线运动到第三传送平台3上，同时对汽车进行判断，如果汽车原有的电池模块8的标记为B1或C1，则将一块备用电池放至电池推送平台6上，然后进入步骤m；如果汽车原有的电池模块8的标记为D1，则将标记为D1的电池模块8从临时充电装置54运送至电池推送平台6上，然后进入步骤m；如果汽车携带的电池模块8的标记为C0或D0或E0，则进入步骤n。
步骤m：第三传送平台3、第四辅助传送带61启动，推送汽车，与该汽车连接的行走机器人9的电动推杆95收缩，使万向轮离地，汽车轮胎与第三传送平台3接触，然后中央处理器3控制电池推送平台6将备用电池或标记为D1的电池模块8装入汽车底盘，同时将行走机器人9推出，然后进入步骤o。
步骤n：第三传送平台3启动推送汽车，与该汽车连接的行走机器人9的电动推杆95收缩，第一离合器93处于接合状态，支撑壳体91下降至与汽车底盘分离，汽车轮胎与第三传送平台3接触，然后行走机器人9驶离车底部，然后进入步骤o。
步骤o：行走机器人按照指定路线自行返回至机器人安装装置4处，等待下一次使用。
Claims (3)
1.一种汽车电池更换/充电系统，其特征在于，
包括设置在停车场入口处、依次放置的第一传送平台(1)、第二传送平台(2)，第一传送平台(1)附近设置有生命探测仪(101)、身份识别装置(107)，第一传送平台(1)的前方设置电动式第一放行栏杆(108)，第一传送平台(1)与第二传送平台(2)之间设置电动式第二放行栏杆(110)；所述第二传送平台(2)的一侧设置机器人安装装置(4)，另一侧设置电池回收装置(5)；停车场的出口位置设置第三传送平台(3)，第三传送平台(3)的一侧设置电池推送平台(6)；
所述机器人安装装置(4)包括定位推送平台(41)，定位推送平台(41)安装在第一辅助传送带(42)上，第一辅助传送带(42)与第二传送平台(2)并排设置；
所述定位推送平台(41)包括升降台(44)，升降台(44)上设置能沿第一辅助传送带(42)的纵向和横向方向移动的导轨式移动台(45)，移动台(45)上固定放置推送机构(46)，推送机构(46)能将放置在移动台(45)上的行走机器人(9)推出；
所述行走机器人(9)包括形状与电池模块(8)相适应的空心支撑壳体(91)，支撑壳体(91)的两端分别设置一个机器人关节电机(92)，关节电机(92)的输出轴外侧面套设多摩擦片式第一离合器(93)，第一离合器(93)的输出端与关节轴承(94)的内圈固定连接，关节轴承(94)的外圈安装在电动推杆(95)外侧面的一端设置的通孔中；电动推杆(95)的另一端并排设置多个万向轮行走机构(96)；支撑壳体(91)中部下方设置一辅助电机(91-1)，其输出轴与第二离合器(91-2)连接，支撑杆(91-3)固定在第二离合器(91-2)上，支撑杆(91-3)下端连接支撑轮(91-4)；支撑壳体(91)的内腔中设置辅助电源(99)；支撑壳体(91)的外侧面上设置辅助电源插头(99-1)，辅助电源插头(99-1)与汽车上设置的电连接插头相互匹配；辅助电源插头(99-1)与辅助电源(99)连接；
所述行走机器人(9)上还设置局域网络式定位装置(97)，定位装置(97)与行走机器人(9)上设置的辅助处理器(98)通信连接，辅助处理器(98)与中央处理器(103)通信连接；辅助处理器(98)用于控制行走机器人(9)上的所有电子设备及电动设备；
所述电池回收装置(5)包括与第二传送平台(2)并排设置的第二辅助传送带(51)，第二辅助传送带(51)的出口处设置分拣装置(52)，电池模块(8)经过分拣装置(52)的分拣后，分别被送到长时充电装置(53)、临时充电装置(54)；
所述长时充电装置(53)、临时充电装置(54)附近分别设置一个第三辅助传送带(55)，第三辅助传送带(55)的出口位于第三传送平台(3)的一侧，第三辅助传送带(55)的出口附近位置设置电池推送平台(6)，电池推送平台(6)的结构与定位推送平台(41)的结构一致；电池推送平台(6)放置在第四辅助传送带(61)上；第四辅助传送带(61)与第三传送平台(3)平行设置；
所述万向轮行走机构(96)包括万向轮(96-1)，万向轮(96-1)固定在水平设置的轮轴(96-2)上，支撑臂(96-3)固定在竖直设置的转向轴(96-4)上，转向轴(96-4)与转向电机(96-9)的输出轴连接，转向电机(96-9)的壳体固定安装在电动推杆(95)上，转向轴(96-4)的轴线与电动推杆(95)的轴线同轴设置；
所述支撑臂(96-3)上安装有行走电机(96-5)，行走电机(96-5)的输出轴与轮轴(96-2)连接；所述的万向轮行走机构(96)还包括万向轮驱动控制装置(96-7)，万向轮驱动控制装置(96-7)包括驱动控制器，驱动控制器分别与转向电机(96-9)、行走电机(96-5)，以及检测万向轮(96-1)的角度传感器(96-6)、转速传感器(96-8)通信连接；万向轮驱动控制装置(96-7)与辅助处理器(98)通信连接；
所述第二传送平台(2)的入口高度高于出口高度，第二传送平台(2)的转轴一端与制动卡钳连接，另一端通过一个离合器与重力式发电装置连接，重力式发电装置与踏步式电梯上设置的重力发电装置结构一致；
所述电池管理模块(102)通过云服务平台(106)与设置在停车场内的中央处理器(103)通过无线方式或互联网或手机移动信号通信连接；所述中央处理器(103)还分别与各停车位上设置的停车位指示传感器(104)通信连接；中央处理器(103)与存储模块(105)通信连接，存储模块(105)内存储停车场道路地图。
2.如权利要求1所述的一种汽车电池更换/充电系统，其特征在于，所述行走机器人(9)的支撑壳体(91)分为两部分，右半部分(91-6)的内腔尺寸大于左半部分(91-5)的外轮廓尺寸，使左半部分(91-5)能放置在右半部分(91-6)的内腔中，左半部分(91-5)的外侧面上装有多个驱动轮(91-7)；右半部分(91-6)的内侧面上相应位置设置与驱动轮(91-7)配合的导轨。
3.一种汽车电池更换/充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a：未进入停车场的汽车向中央处理器(103)发送询问信号，中央处理器(103)收到询问信号后，计算停车位指示传感器(104)发送的空车位数量n1，以及云服务平台(106)上记载的一定时间T内预约驶出车辆数量n2，若n1+n2＞0，则中央处理器(103)向发送询问信号的汽车反馈进入信号，同时中央处理器(103)采集该汽车电池管理模块(102)发送的电池模块(8)的总电量A0，然后进入步骤b；否则向车辆发送拒绝进入信号；
步骤b：中央处理器(103)将A0与已存储的三个参数进行对比，三个参数的关系为：第一阈值＜第二阈值＜第三阈值，如果A0≤第一阈值，则中央处理器(103)将该电池模块(8)标记为B1，然后进入步骤d；如果第一阈值＜A0≤第二阈值，则将该电池模块(8)标记为C0，然后进入步骤c，如果第二阈值＜A0≤第三阈值，则将该电池模块(8)标记为D0，然后进入步骤c；如果A0＞第三阈值，则将该电池模块(8)标记为E0，然后进入步骤d；
步骤c：中央处理器(103)向云服务平台(106)或设置在第一传送平台(1)附近的信息交互装置发送是否充电信号，汽车驾驶员在云服务平台(106)上或信息交互装置上进行回答，若回答需要充电，则将C0改为C1，或将D0改为D1，然后进入步骤d；若回答不需要充电，则保持C0或D0不变，然后进入步骤d；
步骤d：电动汽车向中央处理器(103)发送请求进入指令，中央处理器(103)收到后启动身份识别装置(107)，若发送请求进入指令的汽车为此前已反馈进入信号的汽车，则打开第一放行栏杆(108)，允许汽车进入第一传送平台；
然后中央处理器(103)启动生命探测仪(101)、重量传感器(109)，当重量传感器(109)显示汽车已停在第一传送平台(1)上，且生命探测仪(101)显示第一传送平台(1)上无任何生命特征后，将一个行走机器人(9)放置在机器人安装平台(4)上，然后进入步骤e；
步骤e：中央处理器(3)控制第二放行栏杆(110)打开，然后启动第一传送平台(1)、第二传送平台(2)，将汽车推送入第二传送平台(2)，同时中央处理器(3)判断该汽车的电池模块(8)的标记为B1或C1或D1，则进入步骤f，否则进入步骤g；
步骤f：汽车进入第二传送平台(2)后，启动第一辅助传送带(42)，此时行走机器人(9)的支撑壳体(91)与电动推杆(95)同轴形成一根直杆，支撑壳体(91)两端的第一离合器(93)处于连接状态；中央处理器(103)根据电池定位传感器(47)发送的电池模块(8)的位置参数，控制定位机构(43)的升降台(44)和移动台(45)，使一个电动推杆(95)的端头对准电池模块(8)；然后向该汽车的电池管理模块(102)发送解除锁定信息，该汽车的电池模块(8)的电连接插头断开，自动分离/连接装置处于分离状态；
推送机构(46)将行走机器人(9)推出并推动电池模块(8)，使电池模块(8)从汽车的另一侧被推出，并落在另一侧的电池回收装置(5)上；此时行走机器人(9)的支撑壳体(91)占据了电池模块(8)位于汽车底盘中的位置，与支撑壳体(91)连接的两个电动推杆(95)伸出汽车底盘的两端，辅助电源插头(99-1)与汽车底盘上设置的辅助插座匹配，由辅助电源(99)对汽车进行供电；
然后支撑壳体(91)两端的第一离合器(93)断开，使两个电动推杆(95)在重力作用下向下旋转，同时电动推杆(95)伸长，使电动推杆(95)外端端头处的万向轮行走机构(96)与第二传送平台(2)的传送带接触，接着电动推杆(95)进一步升高，使汽车轮胎与地面分离；然后进入步骤h；
步骤g；汽车进入第二传送平台(2)后，启动第一辅助传送带(42)，此时行走机器人(9)的支撑壳体(91)与电动推杆(95)同轴形成一根直杆，支撑壳体(91)两端的第一离合器(93)处于连接状态；
中央处理器(103)根据电池定位传感器(47)发送的汽车底盘位置，控制行走机器人(9)位于汽车底盘下方；然后使用推送机构(46)将行走机器人(9)推出并从汽车底盘下方的一侧穿入，先穿一端的第一离合器(93)断开，电动推杆(95)在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第一离合器(93)接合，当支撑轮(91-4)驶出推送机构(46)时，第二离合器(91-2)断开，支撑杆(91-3)在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第二离合器(91-2)接合，当行走机器人完全驶出推送机构(46)时，第一离合器(93)断开，电动推杆(95)在重力的作用下向下旋转至与地面垂直，第一离合器(93)接合，电动机(91-1)转动，将支撑杆(91-3)旋转至支撑壳体(91)内；
然后支撑壳体(91)两端的电动推杆(95)伸长，使电动推杆(95)外端端头处的万向轮行走机构(96)与第二传送平台(2)的传送带接触，接着电动推杆(95)进一步升高，支撑壳体(91)的上表面与汽车底盘两侧的横梁接触，使汽车轮胎与地面分离；然后进入步骤i；
步骤h：中央处理器(103)判断落在电池回收装置(5)上的电池模块(8)，并启动第二辅助传送带(51)，将标记为B1或C1的电池模块(8)送至长时充电装置(53)处进行长时充电，同时将长时充电装置(53)中已充满电的一个电池模块(8)标记为备用电池；将标记为D1的电池模块(8)送至临时充电装置(54)处进行浅充电；然后进入步骤i；
步骤i：汽车被推出第二传送平台(2)后，中央处理器(103)提取停车场内的多个停车位指示传感器(104)发送的空车位信息，以及停车场内多个行走机器人(9)的定位装置(97)发送的位置信息，以及多个行走机器人(9)的行动路线信息，将上述三方面的信息输入到存储模块(105)存储的停车场道路地图中，计算出该行走机器人(9)的行动路线，然后进入步骤j；
步骤j：中央处理器(103)将当前行走机器人(9)的行动路线发送给辅助处理器(98)，辅助处理器(98)控制万向轮驱动控制装置(96-7)，将汽车运送到指定停车位，相应停车位的停车位指示传感器(104)向中央处理器(103)发回停车成功信息，中央处理器(103)向云服务器(106)发布该停车成功信息以及该车辆的停车位置信息；然后进入步骤k；
步骤k：驾驶员通过云服务器(106)发送提取车辆信号，云服务器(106)接收到提取车辆信号后，提取停车场内的多个行走机器人(9)的定位装置(97)发送的位置信息，以及多个行走机器人(9)的行动路线信息，将上述两方面的信息输入到存储模块(105)存储的停车场行车地图中，然后计算出当前行走机器人(9)的行动路线，同时提取与该汽车对应的电池模块(8)的标记，然后进入步骤l；
步骤l：相应的行走机器人(9)按照行动路线运动到第三传送平台(3)上，同时对汽车进行判断，如果汽车原有的电池模块(8)的标记为B1或C1，则将一块备用电池放至电池推送平台(6)上，然后进入步骤m；如果汽车原有的电池模块(8)的标记为D1，则将标记为D1的电池模块(8)从临时充电装置(54)运送至电池推送平台(6)上，然后进入步骤m；如果汽车携带的电池模块(8)的标记为C0或D0或E0，则进入步骤n；
步骤m：第三传送平台(3)、第四辅助传送带(61)启动，推送汽车，与该汽车连接的行走机器人(9)的电动推杆(95)收缩，使万向轮离地，汽车轮胎与第三传送平台(3)接触，然后中央处理器(3)控制电池推送平台(6)将备用电池或标记为D1的电池模块(8)装入汽车底盘，同时将行走机器人(9)推出，然后进入步骤o；
步骤n：第三传送平台(3)启动推送汽车，与该汽车连接的行走机器人(9)的电动推杆(95)收缩，第一离合器(93)处于接合状态，使万向轮离地，汽车轮胎与第三传送平台(3)接触，然后电动推杆(95)进一步收缩，行走机器人(9)自行驶出汽车，然后进入步骤o；
步骤o：行走机器人按照指定路线自行返回至机器人安装装置(4)处，等待下一次使用。
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